Question

17．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）小丽测小灯泡电阻的实验原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移灯泡变亮），并在长方形框内画出电路图．
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因是灯泡短路．
（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，示数为0.38A，小灯泡正常工作时的电阻是10Ω．
（5）完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R₀的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点2（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为3.8V．
②保持滑片的位置不动，再将开关S₂拨到触点1（选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U
③小灯泡额定功率的表达式为P_额=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）本实验的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）实验中滑动变阻器应一上一下串联入电路中，由滑片向左移灯泡变亮确定变阻器的接线柱，由此连接实物并画出电路图；
（3）电流表有示数说明电路通路，电压表无示数且灯泡不亮，说明电压表并联部分短路；
（4）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻；
（5）由丙图可知：没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于3.8V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：
（1）测小灯泡电阻的实验原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）测小灯泡电阻的实验中，应将滑动变阻器应一上一下串联入电路中，由滑片向左移灯泡变亮，所以电路中电流变大，电阻变小，所以应将变阻器的A接线柱接入电路，实物连接和根据电流的流径画出电路图如图所示：
；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡始终不亮，电压表无示数，说明电压表并联部分短路，即小灯泡短路；
（4）灯泡正常发光时的电压为3.8V，电流表示数为0.38A，由欧姆定律可得，则灯泡的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
（5）①根据电路图连接电路，闭合开关S₁、S₂接2，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V．
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接1，读出电压表示数U．
③通过灯泡的电流：I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
灯泡额定功率：P=U_额I=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）见上图；（3）灯泡短路；（4）0.38；10；（5）①2；3.8；②1；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了伏安法测电阻的原理和实物电路图的连接、根据实物电路图画出电路图、电路故障的判断、电流表的读数、欧姆定律的应用等，要注意电路图和实物电路图的连接要一一对应．第（5）小题实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．